【技术实现步骤摘要】
一种基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型及建模方法
本专利技术涉及电池
，涉及一种基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型及建模方法。
技术介绍
随着新能源汽车不断的普及，动力电池作为新能源汽车三电系统的重要组成部分，有关其使用的安全、可靠和耐久性能越来越受到专业人士及终端用户的关注。当前市场上新能源汽车主要采用的是锂离子电池，其性能对温度变化的敏感程度较高，不同温度下电池的放电能量及输出功率等会有差异，影响整车的动力性及经济性。同时，温度过高或过低对电池的使用寿命也有一定的影响。因此，在整车及动力电池使用过程中，需要对电池温度进行重点关注。在用户实际用车过程中，对仪表显示的剩余里程比较关注，剩余里程估算不准容易影响用户正常用车，引起用户抱怨。剩余里程与电池的剩余能量(SOE)有直接相关性，而电池温度又直接影响SOE。因此，准确预测电池温度有助于提高SOE估算的精度，减少用户抱怨。此外，还可以对电池温度的预测结果进行条件判断，提前对电池进行热管理控制，保证电池尽可能工作在适宜的温度范围内，从而延长电池的...
【技术保护点】
1.一种基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型，其特征在于，所述温度预测模型为：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型，其特征在于，所述温度预测模型为：
其中，和分别为tn和tn-1时刻的电池温度，和分别为tn-1时刻电池的生热功率和总散热功率，cb为电池的比热容，mb为电池的重量。
2.根据权利要求1所述的基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型，其特征在于，所述温度预测模型中电池的生热功率通过如下方式得到：
根据Bernadi生热速率模型，电池的生热速率Qp表示如下：
Qp＝I2R+ITbkrev
其中：I为电池的电流，R为电池的内阻；krev为电池的熵热系数，
通过测试不同温度和SOC条件下的电池内阻，建立函数R＝f(SOC,Tb)，并测试不同SOC条件下的熵热系数krev＝g(SOC)，得到tn-1时刻电池的生热功率如下：
其中，为tn-1时刻电池的电流；
所述温度预测模型中电池的总散热功率通过如下方式得到：
对于液冷散热方式的电池包，电池的散热包括与外部空气的自然对流换热和与冷却液之间的强制对流换热，电池的总散热功率为电池与空气之间的散热功率，和电池与冷却液之间的散热功率的加和，即：
其中，和分别为tn-1时刻电池与空气之间的散热功率、电池与冷却液之间的散热功率和电池的总散热功率；
根据牛顿冷却定律，tn-1时刻电池的总散热功率与电池和外部换热介质之间的温度差成正比：
其中，H为电池与外部换热介质之间的散热参数，与分别为tn-1时刻电池与外部换热介质的温度；
根据以上公式，tn-1时刻电池的总散热功率表示为：
其中，Hair和Hliquid分别为电池与空气和冷却液之间的等效散热参数，和分别为tn-1时刻冷却液和空气的温度。
3.根据权利要求1或2所述的基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型，其特征在于，所述方法还包括标定及修正电池与空气之间的等效散热参数Hair和电池与冷却液之间的等效散热参数Hliquid，分别得到电池与空气之间的修正等效散热参数Hair-corr，以及电池与冷却液之间的修正等效散热参数Hliquid-corr，
所述Hair-corr通过如下方法得到：
对于电池与空气间的对流换热，先将环境箱温度设置为温度Thigh，并使电池包在其中充分静置，直至电池包内所有单体温度稳定在(Thigh-2)℃～(Thigh+2)℃，再将环境箱温度设置为温度Tlow，(Thigh-Tlow)≥15℃，控制冷却液流量为0L/min，开始试验，直至电池包内所有单体温度在(Tlow-2)℃～(Tlow+2)℃持续稳定≥1h，停止试验，记录试验开始和结束的时间、以及试验过程中不同时刻的环境温度和电池温度，根据电池的热力学方程：
计算不同时刻电池与空气之间的散热参数：
其中，表示tn时刻电池与空气间的散热参数，表示tn-1时刻电池的生热功率，
之后，计算不同时刻散热参数的平均值，得到电池与空气之间等效散热参数的初始值：
则tn时刻电池与空气间的散热功率为：
不同时刻的电池温度用下式计算：
利用上式将Hair-initial的计算结果反代入试验原始数据，计算不同时刻的电池温度基于与之间的误差，利用最小二乘法对电池与空气间的等效散热参数进行修正，并得到修正后的等效散热参数Hair-corr；
所述Hliquid-corr通过如下方法得到：
对于电池与冷却液之间的对流换热，先将环境箱温度设置为温度Thigh，并使电池包在其中充分静置，直至电池温度稳定在(Thigh-2)℃～(Thigh+2)℃，控制冷却液流量为L1，开始试验，直至电池温度持续稳定≥1h，停止试验，记录试验开始和结束的时间、以及试验过程中不同时刻的环境、冷却液和电池的温度。根据电池的热力学方程：
计算不同时刻电池与冷却液之间的散热参数：
其中，表示tn-1时刻电池与冷却液间的散热参数，
之后，计算不同时刻散热参数的平均值，得到电池与冷却液之间等效散热参数的初始值：
则tn时刻电池的散热功率为：
不同时刻的电池温度用下式计算：
利用上式将Hliquid-initial的计算结果反代入试验原始数据，计算不同时刻的电池温度基于与之间的误差，利用最小二乘法对电池与冷却液间的等效散热参数进行修正，并得到修正后的等效散热参数Hliquid-corr；
优选地，所述方法还包括逐次调整冷却液流量，并重复以上试验及参数标定、修正过程，直至冷却液流量调整至水冷板能承受的最大流量Lmax，得到不同冷却液流量条件下电池与冷却液之间修正后的等效散热参数与冷却液流量的函数关系：
Hliquid-corr＝h(L)。
4.一种基于液冷散热方式的动力电池温度预测模型的建模方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)测试不同温度和SOC条件下的电池内阻，建立函数R＝f(SOC,Tb)，测试不同SOC条件下的熵热系数krev＝g(SOC)，建立电池生热速率模型：
Qp＝I2R+ITbkrev＝I2×f(SOC,Tb)+ITb×g(SOC)
(2)采用步骤(1)所述的电池生热速率模型Qp和散热功率模型Qs，建立电池热力学方程，所述散热功率模型即为权利要求2-3任一项所述的总散热功率；
(3)依据冷却液进水温度、出水温度，计算不同位置电池单体与其下方对应冷却液之间的散热功率，代入步骤(2)所述的电池热力学方程，得到不同位置电池单体的温度。
5.根据权利要求4所述的建模方法，其特征在于，步骤(1)包括：
(a)通过-30～55℃条件下的HPPC测试，得到电池包的等效直流内阻与荷电状态(SOC)、电池温度的函数关系，即：R＝f(SOC,Tb)；
根据Bernadi生热速率模型，电池的生热速率Qp表示如下：
Qp＝I2R+ITbkrev
其中：I为电池的电流，R为电池的内阻；krev为电池的熵热系数，用以下公式计算...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雯婷，孙焕丽，许立超，孟祥宇，王书洋，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。